KR102218975B1 - 고정선로를 주행하는 이동체의 위치 정보 검증 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고정선로를 주행하는 이동체의 위치 정보 검증 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고정선로를 주행하는 이동체가 주기적으로 전송하는 이동체의 위치정보와는 독립적으로 지상에서 이동체의 위치정보를 연산하여 이동체가 전송한 이동체 위치정보를 검증함으로써 이동체 위치정보의 신뢰성을 향상시키고, 그에 따라 이동체 사이의 안전간격을 단축시킬 수 있도록 하는 고정선로를 주행하는 이동체의 위치 정보 검증 방법에 관한 것이다.

Description

고정선로를 주행하는 이동체의 위치 정보 검증 방법{Verification method of location information of moving object driving on fixed track}

본 발명은 고정선로를 주행하는 이동체의 위치 정보 검증 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고정선로를 주행하는 이동체가 주기적으로 전송하는 이동체의 위치정보와는 독립적으로 지상에서 이동체의 위치정보를 연산하여 이동체가 전송한 이동체 위치정보를 검증함으로써 이동체 위치정보의 신뢰성을 향상시키고, 그에 따라 이동체 사이의 안전간격을 단축시킬 수 있도록 하는 고정선로를 주행하는 이동체의 위치 정보 검증 방법에 관한 것이다.

일반적으로 고정선로를 주행하는 이동체는 철도, 지하철 등을 포함하는 열차를 이용한 운송수단이 대표적인데, 이러한 열차를 이용한 운송수단들은 열차제어시스템에 의해 그 운행이 제어된다.

즉, 열차제어시스템은 열차의 위치정보를 토대로 하여 안전하고 효율적인 열차운행을 보장하도록 하는 시스템으로, 지상에서 열차의 위치를 보다 정밀하게 추적하기 위하여 무선통신기술을 이용하고 있으나, 이동체 즉, 열차에서 전송한 위치정보를 검증하기 위한 방법이 아직까지 제시되고 있지 않은 실정이다.

보다 상세히 설명하면, 현재의 무선통신기반 열차제어시스템은 열차에 설치되어 있는 차상장치가 속도센서와 지상자를 이용하여 열차위치정보를 생성하는데, 일반적으로 마지막으로 검지한 지상자의 위치정보(절대위치)를 기준으로 하여 열차가 주행한 길이를 계산한 값을 지상장치로 전송한다.

이때, 상기 지상장치는 주기적으로 전송되는 열차위치정보를 이용하여 열차의 위치를 추적하게 된다.

새로운 철도용 신호시스템은 현재 사용중인 궤도회로를 사용하지 않고, 무선통신기술과 타코미터(tachometer) 또는 오도미터(odometer)와 같은 속도센서를 이용하여 열차위치를 추적한다.

차상장치는 열차의 위치정보 계산 과정에 대해서 안전성을 검증하고 있으며, 지상에서 열차위치정보의 변화를 분석하여 열차위치정보에 오류가 발생한 것을 검지하고 있다.

하지만, 상기와 같은 방법은 열차의 위치정보변화 추세만을 분석한 것으로 열차 위치의 연산과정에서 발생되는 오류를 검지할 수 없다는 문제점이 있다.

또한, 기존에 공개된 열차의 위치정보를 획득하기 위한 방법들 또한 열차 위치정보의 신뢰성을 검증하는 방법에 대해서는 언급되어 있지 않은 실정이다.

1. 대한민국 등록특허공보 제10-1975244호(2019. 08. 26. 공고) 2. 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0114985호(2016. 10. 06. 공개)

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 이동체로부터 제공되는 속도센서 정보를 이용하여 연산된 이동체위치정보와, 무선통신장치간 통신지연을 이용하여 연산된 거리 정보의 비교를 통해 궤도회로를 사용하지 않는 열차제어시스템이 사용하는 이동체 위치값의 신뢰도를 검증할 수 있도록 하는 고정선로를 주행하는 이동체의 위치 정보 검증 방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 별도의 장치를 추가하지 않고서도 이동체의 위치연산과정에서 발생되는 오류를 확인하여 보정할 수 있도록 함으로써 이동체 사이의 안전간격을 단축시킬 수 있도록 하는 고정선로를 주행하는 이동체의 위치 정보 검증 방법을 제공함에 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은,

고정선로를 주행하는 이동체의 위치 정보를 검증하기 위한 방법에 관한 것으로, 지상장치에서 이동체로부터 주기적으로 전송되는 현재 위치정보 및 속도정보와, 이동체가 이동하는 선로의 선형데이터 및 지상에 설치된 기지국의 위치데이터를 이용하여 이동체의 위치정보를 연산하고, 연산결과를 이동체로부터 전송되는 위치정보와 비교함으로써 이동체로부터 전송되는 현재 위치정보의 신뢰성을 검증할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 지상장치를 이용한 이동체의 현재 위치정보 검증 과정은, 이동체로부터 제공되는 위치정보와 속도정보를 이용하여 현재 이동체가 위치할 수 있는 구간을 연산하는 구간연산단계와, 이동체에 구비되는 무선단말기와 선로변 기지국 사이의 전송지연을 이용하여 이동체와 기지국 사이의 거리를 연산하는 거리연산단계와, 상기 구간연산단계에서 연산된 구간과 거리연산단계에서 연산된 거리를 이용하여 이동체로부터 전송된 현재 위치를 검증하는 위치검증단계 및 상기 위치검증단계에서 검증이 완료된 이동체로부터 전송된 위치정보를 이동체의 현재 위치정보로 확정하는 위치확정단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 위치검증단계는, 거리연산단계에서 연산된 이동체와 기지국 사이의 거리값을 이동체의 현재 위치로 변환시키는 위치변환단계와, 상기 위치변환단계에서 변환된 위치가 구간연산단계에서 연산된 구간 내에 존재하는지 여부를 확인하는 제1위치확인단계와, 상기 이동체로부터 수신하는 위치정보가 구간연산단계에서 연산된 구간 내에 존재하는지 여부를 확인하는 제2위치확인단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 거리연산단계에서는 이동체에 구비되는 무선단말기와 선로변 중계기 사이의 전송지연을 이용하여 이동체와 중계기 사이의 거리를 연산하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 고정선로를 주행하는 이동체가 주기적으로 전송하는 이동체의 위치정보와는 독립적으로 지상에서 이동체의 위치정보를 연산하여 이동체가 전송한 이동체 위치정보를 검증함으로써 이동체 위치정보의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하는 뛰어난 효과를 갖는다.

또한, 본 발명에 따르면 무선통신기술과 속도센서를 이용하여 이동체의 위치를 추적하는 새로운 철도용 신호시스템에서 이동체, 즉 열차의 위치연산과정에서 발생되는 오류를 검지할 수 있게 되고, 그에 따라 열차의 위치연산오류를 보정할 수 있음은 물론 열차와 열차 사이의 안전간격을 단축시킬 수 있게 되는 효과를 추가로 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 고정선로를 주행하는 이동체의 위치 정보 검증 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도.
도 2는 도 1에 나타낸 본 발명 중 구간연산단계에서 연산되는 구간 범위를 개념적으로 나타낸 도면.
도 3은 도 1에 나타낸 본 발명 중 거리연산단계에서 연산되는 이동체와 기지국 사이의 거리를 개념적으로 나타낸 도면.
도 4는 도 1에 나타낸 본 발명 중 위치검증단계에서 이동체의 현재 위치를 검증하는 것을 개념적으로 나타낸 도면.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 고정선로를 주행하는 이동체의 위치 정보 검증 방법에 대한 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 고정선로를 주행하는 이동체의 위치 정보 검증 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 본 발명 중 구간연산단계에서 연산되는 구간 범위를 개념적으로 나타낸 도면이며, 도 3은 도 1에 나타낸 본 발명 중 거리연산단계에서 연산되는 이동체와 기지국 사이의 거리를 개념적으로 나타낸 도면이고, 도 4는 도 1에 나타낸 본 발명 중 위치검증단계에서 이동체의 현재 위치를 검증하는 것을 개념적으로 나타낸 도면이다.

본 발명은 고정선로를 주행하는 이동체가 주기적으로 전송하는 이동체의 위치정보와는 독립적으로 지상에서 이동체의 위치정보를 연산하여 이동체가 전송한 이동체 위치정보를 검증함으로써 이동체 위치정보의 신뢰성을 향상시키고, 그에 따라 이동체 사이의 안전간격을 단축시킬 수 있도록 하는 고정선로를 주행하는 이동체의 위치 정보 검증 방법에 관한 것으로, 그 구성은 도 1에 나타낸 바와 같이, 크게 구간연산단계(S10), 거리연산단계(S20), 위치검증단계(S30) 및 위치확정단계(S40)를 포함하여 이루어진다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 이동체(10)의 위치 정보 검증 방법의 전 과정은 열차자동제어 지상장치(ATC 지상장치, 이하 '지상장치'라 함, 미도시)에서 연산, 결정 및 통보 등이 이루어지는데, 상기 지상장치는 이동체(10)로부터 주기적으로 전송되는 정보들과 이동체(10)가 이동하는 선로의 선형데이터 및 지상에 설치된 기지국(20)의 위치데이터 등을 이용하여 이동체(10)의 위치정보를 연산하고, 연산결과를 이동체(10)로부터 전송되는 위치정보와 비교함으로써 이동체(10)로부터 전송되는 현재 위치정보의 신뢰성을 검증할 수 있도록 구성되어 있다.

본 발명에서의 이동체(10)는 고정된 지상선로를 주행하는 이동체(10)로 한정되어 있으므로 상기한 정보들만으로 이동체(10)의 위치 연산이 가능하고, 무선통신망을 구성하는 지상의 기지국(20)과 이동체(10)에 설치되는 차상단말장치(이하, '단말장치'라 한다)는 서로 동기화되어 있으며, 동기오차는 무시하는 것으로 가정한다.

또한, 본 발명에서의 이동체(10)는 허용 가능한 최대가속도와 최대감속도를 가지며, 상기 최대가속도와 최대감속도의 범위 내에서 고정된 선로 상을 주행하고, 지상장치는 상기 최대가속도와 최대감속도 및 이동체(10)의 하중과, 이동체(10)가 주행하는 고정선로의 기울기, 곡선반경 등의 선로정보를 확보하고 있는 것으로 가정한다.

먼저 상기 구간연산단계(S10)는 이동체(10)로부터 제공되는 위치정보와 속도정보를 이용하여 현재 이동체(10)가 위치할 수 있는 구간을 연산하는 단계에 관한 것이다.

즉, 상기 지상장치는 이미 확보하고 있는 이동체(10)의 하중, 최대가속도 및 최대감속도값과, 이동체(10)가 주행하는 고정선로의 기울기와 곡선반경을 포함하는 선로정보 및 이동체(10)로부터 전송되는 위치정보와 속도정보를 이용하여 현재 이동체(10)가 위치할 수 있는 구간을 연산한다.

보다 상세히 설명하면, 상기 구간연산단계(S10)에서 지상장치는 이동체(10)로부터 위치정보와 속도정보를 수신하는 경우, 고정선로의 선로정보와, 이동체(10)의 최대가속도와 최대감속도 및 속도정보를 이용한 연산을 통해 이동체(10)의 이전 위치를 기준으로 한 현재 이동체(10)가 위치할 수 있는 구간을 연산하게 되는데, 이때 현재 이동체(10)가 위치할 수 있는 구간은 도 2에 나타낸 바와 같이, 이동체(10)가 이전 위치로부터 최대감속도로 감속운행한 경우의 위치와 이동체(10)가 이전 위치로부터 최대가속도로 가속운행한 경우의 위치 사이가 된다.

다음, 상기 거리연산단계(S20)는 지상장치를 이용하여 이동체(10)와 기지국(20) 사이의 거리를 연산하는 단계에 관한 것으로, 지상장치는 도 3에 나타낸 바와 같이, 이동체(10)에 설치된 단말장치와 지상 선로변에 고정 설치된 기지국(20) 사이의 무선통신시 발생되는 전송지연 즉, 데이터 전송 지연시간을 이용하여 이동체(10)와 기지국(20) 사이의 거리를 연산한다.

이때, 선로 변에 설치된 기지국(20)의 개수는 한정되어 있으므로, 기지국(20) 대신에 선로 변에 설치된 중계기와 단말장치 사이의 전송지연을 이용하여 이동체(10)와 중계기 사이의 거리를 연산하여 사용할 수도 있음은 물론이다.

다음, 상기 위치검증단계(S30)는 구간연산단계(S10)에서 연산된 구간, 즉 현재 이동체(10)가 위치할 수 있는 구간과 거리연산단계(S20)에서 연산된 거리, 즉 이동체(10)와 기지국(20) 또는 중계기 사이의 거리를 이용하여 이동체(10)로부터 전송된 현재 위치를 검증하는 단계에 관한 것으로, 위치변환단계(S32), 제1위치확인단계(S34) 및 제2위치확인단계(S36)를 포함하여 이루어진다.

보다 상세히 설명하면, 상기 위치변환단계(S32)는 이동체(10)와 기지국(20) 또는 중계기 사이의 거리값을 이동체(10)의 현재위치로 변환시키는 단계에 관한 것으로, 상기 지상장치는 저장되어 있는 선로정보와, 이동체(10)의 주행방향 정보 등을 고려하여 도 4에 나타낸 바와 같이, 거리연산단계(S20)에서 연산된 거리값을 이동체(10)가 주행하는 고정 선로와 기지국(20) 또는 중계기 사이의 거리로 표시함으로써 거리연산단계(S20)에서 연산된 거리값을 이용하여 이동체(10)의 현재위치를 표시할 수 있게 된다.

다음, 상기 제1위치확인단계(S34)는 위치변환단계(S32)에서 변환된 위치가 구간연산단계(S10)에서 연산된 구간 내에 존재하는지 여부를 확인하는 단계에 관한 것으로, 상기 지상장치는 위치변환단계(S32)에서 변환된 위치, 즉 연산을 통해 얻어진 이동체(10)의 현재위치가 구간연산단계(S10)에서 연산된 구간, 즉 현재 이동체(10)가 위치할 수 있는 구간 내에 존재하는 지 여부를 확인함으로써 연산을 통해 얻어진 이동체(10) 위치정보의 적절성을 확인할 수 있도록 구성되어 있다.

다음, 상기 제2위치확인단계(S36)는 이동체(10)로부터 수신하는 위치정보가 구간연산단계(S10)에서 연산된 구간 내에 존재하는지 여부를 확인하는 단계에 관한 것으로, 지상장치는 이동체(10)로부터 수신한 현재 이동체(10)의 위치정보가 구간연산단계(S10)에서 연산된 구간, 즉 현재 이동체(10)가 위치할 수 있는 구간 내에 존재하는 지 여부를 확인함으로써 이동체(10)로부터 수신한 이동체(10) 현재위치의 적절성을 확인한다.

다음, 상기 위치확정단계(S40)는 이동체(10)로부터 전송된 위치정보를 이동체(10)의 현재 위치정보로 확정하는 단계에 관한 것으로, 지상장치는 연산을 통해 얻어진 이동체(10)의 현재위치와 이동체(10)로부터 수신한 현재 이동체(10)의 위치정보가 모두 구간연산단계(S10)에서 연산된 현재 이동체(10)가 위치할 수 있는 구간 내에 존재하는 경우 이동체(10)로부터 전송된 위치정보를 이동체(10)의 현재 위치정보로 확정하여 이동체(10)의 운행 제어 등을 위해 이동체(10)의 현재 위치정보를 필요로하는 다른 장치들로 전송한다.

또한, 상기 위치확정단계(S40)에서 확정된 이동체(10)의 현재 위치정보는 이동체(10)의 다음 위치 연산을 위한 기준 위치, 즉 구간연산단계(S10)에서 현재 이동체(10)가 위치할 수 있는 구간을 연산하기 위한 이동체(10)의 이전 위치로 사용되며, 상기와 같은 과정의 반복을 통해 이동체(10)로부터 주기적으로 제공되는 현재 위치정보를 실시간으로 검증할 수 있게 된다.

따라서, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 고정선로를 주행하는 이동체의 위치 정보 검증 방법에 의하면, 고정선로를 주행하는 이동체(10)가 주기적으로 전송하는 이동체(10)의 위치정보와는 독립적으로 지상에서 이동체(10)의 위치정보를 연산하여 이동체(10)가 전송한 이동체(10) 위치정보를 검증함으로써 이동체(10) 위치정보의 신뢰성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 무선통신기술과 속도센서를 이용하여 이동체(10)의 위치를 추적하는 새로운 철도용 신호시스템에서 이동체(10), 즉 열차의 위치연산과정에서 발생되는 오류를 검지할 수 있게 되고, 그에 따라 열차의 위치연산오류를 보정할 수 있음은 물론 열차와 열차 사이의 안전간격을 단축시킬 수 있게 되는 등의 다양한 장점을 갖는 것이다.

전술한 실시예들은 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

본 발명은 고정선로를 주행하는 이동체의 위치 정보 검증 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고정선로를 주행하는 이동체가 주기적으로 전송하는 이동체의 위치정보와는 독립적으로 지상에서 이동체의 위치정보를 연산하여 이동체가 전송한 이동체 위치정보를 검증함으로써 이동체 위치정보의 신뢰성을 향상시키고, 그에 따라 이동체 사이의 안전간격을 단축시킬 수 있도록 하는 고정선로를 주행하는 이동체의 위치 정보 검증 방법에 관한 것이다.

10 : 이동체 20 : 기지국
S10 : 구간연산단계 S20 : 거리연산단계
S30 : 위치검증단계 S32 : 위치변환단계
S34 : 제1위치확인단계 S36 : 제2위치확인단계
S40 : 위치확정단계

Claims (4)

1. 지상장치를 이용하여 고정선로를 주행하는 이동체의 현재 위치 정보를 검증하기 위한 방법에 관한 것으로,
   이동체의 하중, 최대가속도 및 최대감속도값과, 이동체가 주행하는 고정선로의 선로정보 및 이동체로부터 전송되는 위치정보와 속도정보를 이용하여 지상장치에서 현재 이동체가 위치할 수 있는 구간을 연산하는 구간연산단계와,
   이동체에 구비되는 무선단말기와 선로변 기지국 또는 중계기 사이의 전송지연을 이용하여 이동체와 기지국 사이의 거리 또는 이동체와 중계기 사이의 거리를 연산하는 거리연산단계와,
   상기 구간연산단계에서 연산된 구간과 거리연산단계에서 연산된 거리를 이용하여 이동체로부터 전송된 현재 위치를 검증하는 위치검증단계 및
   상기 위치검증단계에서 검증이 완료된 이동체로부터 전송된 위치정보를 이동체의 현재 위치정보로 확정하는 위치확정단계를 포함하되,
   상기 위치검증단계는,
   거리연산단계에서 연산된 이동체와 기지국 또는 중계기 사이의 거리값을 이동체의 현재 위치로 변환시키는 위치변환단계와,
   상기 위치변환단계에서 변환된 위치가 구간연산단계에서 연산된 구간 내에 존재하는지 여부를 확인하는 제1위치확인단계와,
   상기 이동체로부터 수신하는 위치정보가 구간연산단계에서 연산된 구간 내에 존재하는지 여부를 확인하는 제2위치확인단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정선로를 주행하는 이동체의 위치 정보 검증 방법.
   
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